(完整版)BUCK电路
(完整版)BUCK和BOOST电路
直流BUCK 和BOOST 斩波电路一、 B UCK 电路降压斩波电路(Buck Chopper)Q 为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation 脉宽调制)信号，信号周期为Ts ，则信号频率为f=1/Ts ，导通时间为Ton ，关断时间为Toff ，则周期Ts=Ton+Toff ，占空比Dy= Ton/Ts 。
负载电压的平均值为：式中t on 为V 处于通态的时间，t off 为V 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=t on /T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ，若减小占空比α，则U O 随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。
工作原理为:当在t on 状态时，电源为这个电路供电，并对电感和电容充电，负载电压缓慢上升到电源电压。
当t off 状态时，电源电压为断开状态，系统供电依靠电感和电容的储能供电。
所以是一个递减的电压。
所以系统的这个工作流程为，周期性的电源供电方式，而输出的负载的电源大小取决于周期中的占空比。
(a)电路图 (b)波形图（实验结果 ）图1降压斩波电路的原理图及波形二、 B OOST 电路开关管Q 也为PWM 控制方式，但最大占空比Dy 必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。
电感Lf 在输入侧，称为升压电感。
Boost 变换器也有CCM 和DCM 两种工作方式升压斩波电路(Boost Chopper)U i I 1t on =(U O -U i ) I 1t offii on i off on on o aU U TtU t t t U ==+=U GE U D t t tU Ot on t of fT U iVDL C -+-+U EGC R 11U D +-上式中的T/t off ≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
工作原理当开关S 在位置a 时，如图2(a)所示电流iL 流过电感线圈L ，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈L 中。
(完整版)BUCK和BOOST电路
(完整版)B U C K和B O O S T电路-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN直流BUCK 和BOOST 斩波电路一、 BUCK 电路降压斩波电路(Buck Chopper)Q 为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation 脉宽调制)信号，信号周期为Ts ，则信号频率为f=1/Ts ，导通时间为Ton ，关断时间为Toff ，则周期Ts=Ton+Toff ，占空比Dy= Ton/Ts 。
负载电压的平均值为：式中t on 为V 处于通态的时间，t off 为V 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=t on /T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ，若减小占空比α，则U O 随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。
工作原理为:当在t on 状态时，电源为这个电路供电，并对电感和电容充电，负载电压缓慢上升到电源电压。
当t off 状态时，电源电压为断开状态，系统供电依靠电感和电容的储能供电。
所以是一个递减的电压。
所以系统的这个工作流程为，周期性的电源供电方式，而输出的负载的电源大小取决于周期中的占空比。
(a)电路图 (b)波形图（实验结果 ）ii on i off on on o aU U TtU t t t U ==+=U GEU D t t tU Ot ont of fT U i-+-+U图1降压斩波电路的原理图及波形二、 BOOST 电路开关管Q 也为PWM 控制方式，但最大占空比Dy 必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。
电感Lf 在输入侧，称为升压电感。
Boost 变换器也有CCM 和DCM 两种工作方式升压斩波电路(Boost Chopper)U i I 1t on =(U O -U i ) I 1t off 上式中的T/t off ≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
buck电路
buck电路1. 简介Buck电路是一种直流-直流（DC-DC）转换器，也称为降压转换器。
它可将高电压直流输入转换为较低电压直流输出。
Buck电路由开关器件（通常为MOSFET）和辅助元件（如电感和电容）组成。
Buck电路在许多电子设备中广泛应用，包括电源适配器、电动汽车、太阳能系统等。
Buck电路具有高效率、紧凑的尺寸和较低的成本等优点，因此成为DC-DC转换的常用选择。
2. 工作原理Buck电路基于开关定时的原理工作。
下面是Buck电路的基本工作原理：1.开关器件关闭状态：当开关器件（MOSFET）处于关闭状态时，输入电压（Vin）通过电感（L）和二极管（D）充电，形成一种电流。
2.开关器件导通状态：当开关器件导通时，电感储存的能量被释放，通过二极管和负载电阻（RL）供电。
此时，输出电压（Vout）取决于导通时间和电感电流。
3.控制方式：通过控制开关器件导通时间的长短，可以调节输出电压的大小。
典型的控制方式有PWM（脉宽调制）和PFM（脉冲频率调制）。
3. Buck电路的主要元件Buck电路由以下主要元件组成：•MOSFET开关器件：用于控制输入电压通过电路的通断状态。
•电感（L）：用于储存能量，并平滑输出电流。
•二极管（D）：与电感形成一个循环，用于导通电感储存的能量到负载电阻。
•输出电容（C）：平滑输出电压，减少纹波。
•控制电路：用于控制开关器件的导通时间，以调节输出电压。
4. 优缺点Buck电路具有以下优点：•高效率：Buck电路的能效通常较高，能够将输入电压有效转换为输出电压。
•紧凑尺寸：Buck电路的设计紧凑，适合在空间有限的电子设备中使用。
•低成本：相比于其他DC-DC转换器，Buck电路的成本较低。
然而，Buck电路也存在一些缺点：•输出电压稳定性差：由于输入电压波动或载荷变化，Buck电路的输出电压可能不太稳定。
•EMI干扰：Buck电路的开关动作可能引起电磁干扰（EMI），对其他电子设备造成影响。
Buck电路工作原理详解
Buck电路工作原理详解1、BUCK电路的工作原理分析，目录： 1. BUCK电路的电路图2. BUCK电路的工作原理3. Buck电路的三种工作模式： CCM、BCM、DCM 4. BUCK电路周边参数和系统工作模式的关系5. BUCK电路模拟验证，电源解决方案备用电路的原理分析，另一方面又称为备用电路的电路图、备用电路、降压电路，其基本特征是DC-DC转换电路，输出电压低于输入电压。
输入电流是波动的，输出电流是连续的。
另外，图1，bucket电路的原理分析，2，bucket电路的工作原理，1，基本工作原理分析开关管Q1被驱动到高电平后，开关管导通，储藏电感L1被磁化，电感中流过的电流直线性增加，同时对电容器C1。
2、进行充电，对负载R1 等效电路是图2、图2、返回页6、l、n、bucket电路的原理分析、2、bucket电路的工作原理、1、基本工作原理分析开关管Q1被驱动到低电平时，开关管截止，存储电感L1由回流二极管放电，电感L1 输出电压由输出滤波电容器C1放电，并维持减少的电感电流，等效电路由图3、图3、Return T o Page 6、bucket电路的原理分析、三、bucket电路三种动作模式：CCM、BCM、DCM、1、CCM模式：主要的原稿波形Return To Page 7、bucket电路的原理分析、三、bucket电路三种工作模式：CCM、BCM、DCM 1、CCM模式：开关管Q1。
3、导通时，KVL法则：q管导通时间，因此t是工作周期，d是占空比：开关管同样地，KVL的法则：伏特积平衡、bucket电路原理解析、1、CCM模式：3、bucket电路三种工作模式： CCM、BCM、DCM、bucket电路原理解析三、bucket电路三种工作模式： CCM、BCM、DCM、2 BCM模式：点的原始波形参照图5、图5、bucket 电路的原理分析、三、bucket电路三种工作模式：CCM、BCM、DCM、2、BCM模式：图4和图5的电感电流的波形，电感最小电流逐渐为零伏秒积平衡：同样，以一个周期进行分析，bucket电路的原理分析，3，bucket电路三种工作模式： CCM、BC。
(完整版)BUCK和BOOST电路
(完整版)BUCK和BOOST电路在电子技术领域，BUCK和BOOST电路是两种常见的电源转换器。
它们分别将低压直流电(LDC)转换为高电压直流电(HVC)和将高电压直流电降低到低电压直流电(LDC)。
本文将对这两种电路进行详细的理论分析，探讨它们的工作原理、优缺点以及应用场景。
我们来了解一下BUCK电路。
BUCK电路是一种降压型转换器，其主要特点是输出电压可调，且输出电压与输入电压之间存在一定的关系。
BUCK电路的基本结构包括一个开关管、一个电感和一个二极管。
当开关管导通时，电感中储存的能量被释放，二极管导通，使得负载上的电流得到提升；当开关管截止时，电感中储存的能量无法释放，二极管截止，使得负载上的电流减小。
通过调整开关管的占空比，可以实现对输出电压的调节。
接下来，我们来探讨一下BOOST电路。
BOOST电路是一种升压型转换器，其主要特点是输出电压稳定，且输出电压与输入电压之间存在固定的关系。
BOOST电路的基本结构包括一个开关管、一个电感、一个二极管和一个稳压器。
当开关管导通时，电感中储存的能量被释放，二极管导通，使得负载上的电流得到提升；稳压器将输入电压升高到设定值，使得输出电压保持稳定。
通过调整开关管的占空比，可以实现对输出电压的调节。
那么，BUCK电路和BOOST电路各自有哪些优缺点呢？BUCK电路的优点主要表现在成本低、体积小、效率高等方面。
BUCK电路的缺点也比较明显，主要体现在输出电压稳定性较差、噪音较大等方面。
而BOOST电路的优点主要表现在输出电压稳定、噪音较小等方面。
BOOST电路的缺点也比较明显，主要体现在成本较高、体积较大、效率较低等方面。
在实际应用中，BUCK电路和BOOST电路各有适用的场景。
例如，BUCK电路适用于对输出电压稳定性要求不高的场合，如充电器、电池充放电等；而BOOST电路适用于对输出电压稳定性要求较高的场合，如LED照明、电力传输等。
BUCK电路和BOOST电路作为两种常见的电源转换器，各自具有一定的优势和局限性。
入门级Buck电路原理—简洁而不简单
Buck、Boost、Buck-Boost作为直流开关电源中应用广泛的拓扑结构，属于非隔离的直流变换器。
本期内容小编将对其中的Buck电路展开详细介绍。
*Buck基础拓扑电路降压式（Buck）变换器是一种输出电压≤输入电压的非隔离直流变换器。
Buck变换器的主电路由开关管Q，二极管D，输出滤波电感L和输出滤波电容C构成。
接下来将从：1. 开关整流器基本原理2. 传说中的“伏-秒平衡” 3. 同步整流死区时间等三部分详细介绍Buck电路的工作原理。
让我们打起精神，擦亮眼睛，深刻体会简洁而不简单的Buck电路吧！Part 1 开关整流器基本原理导通时间关断时间在[0,Ton]期间，开关导通；在[Ton，Ts]期间，Q截止。
设开关管开关周期为Ts，则开关频率fs=1/Ts。
导通时间为Ton，关断时间为Toff，则Ts=Ton+Toff。
设占空比为D，则D=Ton/Ts。
改变占空比D，即改变了导通时间Ton的长短，这种控制方式成为脉冲宽度调制控制方式（Pulse Width Modulation, PWM）。
Buck电路特征•输出电压≤输入电压•输入电流断续•输出电流连续•需要输出滤波电感L和输出滤波电容CPart 2 传说中的“伏-秒平衡”伏秒原则，又称伏秒平衡，是指开关电源稳定工作状态下，加在电感两端的电压乘以导通时间等于关断时刻电感两端电压乘以关断时间，或指在稳态工作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值。
在一个周期T 内，电感电压对时间的积分为0，称为伏秒平衡原理。
正如本文开头视频中指出，任何稳定拓扑中的电感都是传递能量而不消耗能量，都会满足伏秒平衡原理。
Part 3 同步整流死区时间同步整流是采用极低导通电阻的的MOSFET来取代二极管以降低损耗的技术，大大提高了DCDC的效率。
物理特性的极限使二极管的正向电压难以低于0.3V。
对MOSFET来说，可以通过选取导通电阻更小的MOSFET来降低导通损耗。
(完整版)Buck-Boost电路设计
500W Buck/Boost电路设计与仿真验证一、主电路拓扑与控制方式Buck/Boost变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器，其主电路与Buck或Boost 变换器所用元器件相同，也有开关管、二极管、电感和电容构成，如图1—1所示。
与Buck和Boost电路不同的是，电感L f在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压相反。
开关管也采用PWM控制方式。
Buck/Boost变换器也有电感电流连续喝断续两种工作方式，本文只讨论电感电流在连续状态下的工作模式。
图1-2是电感电流连续时的主要波形。
图1-3是Buck/Boost变换器在不同工作模态下的等效电路图。
电感电流连续工作时，有两种工作模态，图1-3(a)的开关管Q导通时的工作模态，图1-3（b）是开关管Q关断、D续流时的工作模态。
V o图1—1 主电路Vi LFi Qi DV图1-2 电感电流连续工作波形V oV o(a） Q导通 (b） Q关断,D续流图1—3 Buck/Boost不同开关模态下等效电路二、电感电流连续工作原理和基本关系电感电流连续工作时，Buck/Boost变换器有开关管Q导通和开关管Q关断两种工作模态.在开关模态1[0～t on]：t=0时,Q导通，电源电压V in加载电感L f上,电感电流线性增长,二极管D戒指，负载电流由电容C f提供:f L f in di L V dt=(2-1）oo LDV I R =(2—2） ofo dV C I dt=（2-3）t=t on 时,电感电流增加到最大值max L i ，Q 关断。
在Q 导通期间电感电流增加量f L i ∆f inL y fV i D T L ∆=⋅ (2-4)在开关模态2［t on ~ T]：t=t on 时，Q 关断，D 续流，电感L f 贮能转为负载功率并给电容C f 充电，f L i 在输出电压Vo 作用下下降：f L fo di L V dt=（2-5）f o o oL fo f LDdV dV V i C I C dt dt R =+=+（2—6)t=T 时，f L i 见到最小值min L i ，在t on ~ T 期间f L i 减小量f L i ∆为：(1)f o o L off y f fV Vi t D T L L ∆=⋅=- （2-7）此后,Q 又导通，转入下一工作周期.由此可见，Buck/Boost 变换器的能量转换有两个过程：第一个过程是Q 开通电感L f 贮能的过程,第二个是电感能量向负载和电容C f 转移的过程。
(完整word版)BUCK电路
题目：BUCK电路闭环PID控制系统的MATLAB仿真目录一、课题简介 (2)二、BUCK变换器主电路参数设计 (2)2.1设计及内容及要求 (2)2.2主电路设计 (2)1、滤波电容的设计 (3)2、滤波电感设计 (3)3、占空比计算 (3)三、BUCK变换器PID控制的参数设计 (3)3.1主电路传递函数分析 (4)四、BUCK变换器系统的仿真 (7)4.1仿真参数及过程描述 (7)4.2仿真模型图及仿真结果 (8)五、总结 (10)六、参考文献 (10)七、附录 (10)一、课题简介BUCK 电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值Uo 总是小于输出电压U D 通常电感中的电流是否连续，取决于开关频率、滤波电感L 和电容C 的数值。
简单的BUCK 电路输出的电压不稳定，会受到负载和外部的干扰，当加入PID 控制器，实现闭环控制。
可通过采样环节得到PWM 调制波，再与基准电压进行比较，通过PID 控制器得到反馈信号，与三角波进行比较，得到调制后的开关波形，将其作为开关信号，从而实现BUCK 电路闭环PID 控制系统。
二、BUCK 变换器主电路参数设计2.1设计及内容及要求1、 输入直流电压(VIN)：15V2、 输出电压(VO)：5V3、 输出电流(IN)：10A4、 输出电压纹波峰-峰值 Vpp ≤50mV5、 锯齿波幅值Um=1.5V6、开关频率(fs)：100kHz7、采样网络传函H(s)=0.38、BUCK 主电路二极管的通态压降VD=0.5V ，电感中的电阻压降VL=0.1V，开关管导通压降 VON=0.5V,滤波电容C 与电解电容RC 的乘积为2.2主电路设计根据以上的对课题的分析设计主电路如下：图2-1 主电路图F *Ωμ751、滤波电容的设计因为输出纹波电压只与电容的容量以及ESR 有关，rr rrC L N0.2V V R i I ==∆ （1）电解电容生产厂商很少给出ESR ，但C 与R C 的乘积趋于常数，约为50~80μ*ΩF [3]。
BUCK电路
BUCK电路详解降压式变换电路（Buck电路）详解BUCK电路基本结构左下：开关导通时等效电路；右下：开关关断时等效电路等效的电路模型及基本规律（1）从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤波器设计的原则是使 us(t)的直流分量可以通过，而抑制 us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压 uo(t)就是 us(t) 的直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。
（2）电路工作频率很高，一个开关周期内电容充放电引起的纹波uripple(t) 很小，相对于电容上输出的直流电压Uo有：电容上电压宏观上可以看作恒定。
电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关电路稳态分析中的小纹波近似原理。
（3）一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升高，导致后面周期内充电电荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果一个周期内放电电荷高于充电电荷，将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，最终维持电压不变。
这种过程是电容上电压调整的过渡过程，在电路稳态工作时，电路达到稳定平衡，电容上充放电也达到平衡，这是电路稳态工作时的一个普遍规律。
（4）开关S置于1位时，电感电流增加，电感储能；而当开关S置于2位时，电感电流减小，电感释能。
假定电流增加量大于电流减小量，则一个开关周期内电感上磁链增量为：此增量将产生一个平均感应电势：此电势将减小电感电流的上升速度并同时降低电感电流的下降速度，最终将导致一个周期内电感电流平均增量为零；一个开关周期内电感上磁链增量小于零的状况也一样。
这种在稳态状况下一个周期内电感电流平均增量（磁链平均增量）为零的现象称为：电感伏秒平衡。
这也是电力电子电路稳态运行时的又一个普遍规律。
电感稳态工作过程分析电流连续。
《电力电子技术》Buck降压斩波电路(课件)
Dr.Feng
《电力电子技术》Buck降压斩波电路
1
3.2 降压变换电路
导入： 1.降压变换电路是一种输出电压的平均值低于输入 直流电压的变换电路。
2.开关电源及直流电动机驱动，如：UPS，手机、笔记本等便携式设备的
直流电源，无轨电车、地铁列车、电动汽车的无级变速控制等。
t
t
t
10
三.数量关系：
1.在稳定条件下，一个周期内电感电流平均增量为零的现象称为电感
伏秒平衡。△i=0，从而△Ψ=0，则有电感 伏秒平衡方程：
(U dU o)ton U otoff
TS
TS tontoff
uL
t on
t off
Ud -UO
Ud Uo
UOtonUd DU d Ud TS
0 -UO
DTS
0uu L u iu d o
L
o
U u 忽略输出电压的d纹波： o
uL Uo
u
iD
DUVoD
u
u
D L Vu i DCiDC CRiuOL
i C
u u o C C
iO
R
uo
dLi-Uo 0为定 降压值 i变L线 换， 电性 路 衰降减 压变换的 电路VT断开时等效电路
dt L
iL - U o t L
I2
I L
②I L开关频率f越高、电感L越大、IOK越小， 越I 1容易实现电感电流连续工作模式。
t
0
t
0 ③实际负载电流IO>IOK时，电感电流连续；
IO=IOK时，电感电流临界连续；IO<IOK时，
电感电流断续。
【正式版】Buck电路工作原理详解PPT资料
- + tuoV 1 R 1 C 1 L 1 D 1 Q niV - +
Buck电路原理分析
一、Buck电路原理图
图一 Buck电路，又称降压电路，其基本特征是DC-DC转换电路，输出 电压低于输入电压。输入电流为脉动的，输出电流为连续的。
- + tuoV 1 R - 1 L + niV - +
为电流的平均值。参照图四电感电流波形，一个周期内面积为
I I I I I I
S L miL n m T a D x L miL n m T a1 x D L miL n m T ax
2
2
2
所以，平均电流
I I S
Lm i n
Lm ax
Io T
2
Buck电路原理分析
三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM
①＝② ，可以得出：
V V D
o
in
Buck电路原理分析
三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM
1、CCM Mode：
负载电流IO与电感电流的关系，在一个周期内进行分析，负载电流即为在一个
周期内电流的平均值，参考图四。电流的平均值在数学上的表达式为：
T itdt
I AV 0 T
，即在一个周期内电流函数曲线与时间轴所围成的面积除以周期，
当感开 电关 流管 线Q性1减驱少动，为输低出电电平压时靠，输开出关滤管波关电断容，C储L1放能电电以感及L1减通小过的续电流感二电极流管维放持电，，等电
效电路如图三
N
图三
Return To Page 6
- + tuoV 1 R三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM
BUCK电路基本原理
1.BUCK电路基本拓扑
Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管 不隔离直流变换器。
图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为 f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期 Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。
4.闭环控制思想
1. 上图所示的电流电压双闭环的模式； 2.首先满足电压环的控制，使其输出快速达到给定 电压，而后通过调整负载满足电流环的控制； 3.当然在电路出现故障时，优先满足电流环，可能 会出现电压输出较低的情况。
5.PEU-BUCK电路
电感的电流总是由正方向流动 电流不会降到0
PWM控制,恒定开关频率工作 改变占空式调节输出
输出负载电流下降 从CCM-DCM
CCM CCM有最小输出负载电流要求
DCM
DCM不连续电流模式
在轻负载电流时
IAVE < ½ IRipple 电感的电流(能量)完全放电到0,
在电流降到0时刻，二极管自 然关断,阻挡电感电流的反向 流动，输出由电容提供,纹波 大. 开关频率及输出电压和负载电 流相关
2.基本工作原理
开关管导通,电感激磁,电流线性上升
L diL dt
Vin
Vo
I pk
(Vin
Vo )D Lf S
开关管关断,电感去磁, 电流线性
下降
L diL dt
Vo
Vo = D Vin
I pk
Vo (1 D) Lf S
伏秒值平衡: Vt =恒定 toff: 去磁
ton: 激磁 B
最新BUCK电路解析全解学习资料
13.Kcrit与M(D1)关系的图解
14.Buck變換器的优缺点
优点： 1 电路简单。 2 动态特性好。 缺点： 1 输入电流是脉动的，这将会引起对输入电源的电磁干扰，所 以在实际应用中常在电源与变换器之间增加一个输入滤波网络 2 稳态电压比永远小于1，只能降压不能升压； 3 开关晶体管发射极不接地．这将使其驱动电路复杂．
20.Forward變壓器体積
S LI mag B max
l I mag H max
0 e I mag B max
V olume
0
I2
e mag
L
B2 max
其中﹐
I mag
nT Vs out L
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8.BUCK变换器DCM稳态分析
由电感电压伏秒平衡原理有:
(V sV o)D 1 T sV oD 2T s
得: MVo D1 Vs D1D2
DCM模式下，BUCK变换器的稳态电压变比仍 永远小于1，但M不但与导通比D1有关，也与D2有 关，而D2取决于电路参数。
9.DCM主要参量的稳态波形
10.D2与电路参数的关系推导
BUCK电路解析全解
1.BUCK变换器的电路拓扑
图（b）所示的三端开关器件有三個端子﹕有源元件的端 钮，称为有源端﹐用a表示；无源元件的端钮，称为无源端， 用p表示；有源元件和无源元件相连接的端钮，称为公共端， 用c表示。公共端c与能量传递电感L相连．
M BUCK变换器稳态电压变比特性
D1 D2
1
1
4K
D
2 1
11.DCM与CCM模式的稳态电压变比曲线
12.DCM与CCM的临界条件
BUCK电路解析全解
4.BUCK变换器CCM稳态分析
由电感电压伏秒平衡原理有:
(Vs Vo ) DTs Vo (1 D)Ts
得:
M Vo D Vs
BUCK变换器的稳态电压变比永远小于1，所以 BUCK变换器也称为降压变换器。
M BUCK变换器稳态电压变比特性
M BUCK变换器电感电流纹波
电感电流纹波 I （峰值到平均值）为：
i
Vs Vo 2L
DTs
峰－峰值为：
iPP
Vs
Vo L
DTs
假设效率为１，则输入输出的电流比为：
MI
Io IS
1 D
7.DCM MODE
当电感L较小，或电阻R较大，或开关颇率fS较低时， BUCK变换器也将工作在不连续导电模式下，如下图： ①晶体管导通，二极管截止。运行的时间长度为D1Ts； ②晶体管截止，二极管导通。运行的时间长度为D2Ts； ③晶体管和二极管都截止，运行的时间长度为Ts-(D1+D2)Ts
当K>Kcrit时为连续导电模式，当K<Kcrit时为不连续导电模式。
13.Kcrit与M(D1)关系的图解
14.Buck變換器的优缺点
优点： 1 电路简单。 2 动态特性好。 缺点： 1 输入电流是脉动的，这将会引起对输入电源的电磁干扰，所 以在实际应用中常在电源与变换器之间增加一个输入滤波网络 2 稳态电压比永远小于1，只能降压不能升压； 3 开关晶体管发射极不接地．这将使其驱动电路复杂．
IL n
nTsVout L
IL n
18.ON時的集极峰值電流公式
由﹐Vin
LI p Dm a xTs
BUCK电路
t Imax I0=IL=IDC
C
Imin
C
t
M
t
B C
t
M
t
D C
t
M
t
L=（U0(1-D)）/(I0*K*f)
充电角度考虑电压：
Uon=Uin-U0=L（di/dt）=L（△I/ton）=L（(I0*K)/TD） =L（(I0*K*f)/D）
L=（(Uin-U0)D）/(I0*K*f) 电流:I=1.2Ipk=1.2*1.2*I0
Ipk=I0*(1+K/2)=1.2I0
电 Uoff和Uon不一定相等，为啥呢？
感 Uoff等于-Uout
电 UOn等于Uin-Uout
流
Uoff*toff
= Uon*ton
U0*toff
= (Uin-U0)*ton
U0*(ton+toff) = Uin*ton
U0
= Uin*D
电
选型：D：占空比(D=U0/Uin)，K：纹波率，T：周期
toff
第三种：断续模式
DCM
电 总结：
感 1、斜率与电感的感应电压有关，与电流无关。
电 2、电感的电压与开关的动作相反。
压 3、电感的电压由Vin和Vout决定的。
4、电感上的平均电流等于负载电流。
5、电感的平均电流位于电感电流的几何中心。
电感伏秒法则：
Uoff*toff = Uon*ton (积分法)
电
Uoff(关断时电感两端电压)=U0
流
开关：电压Uin，电流IL*D
二极管：电压Uin,电流IL*(1-D)
电容：电压1.5U0, 电
电感：充电放电效果一样
Buck电路原理分析详解
Buck电路原理分析详解目录一、内容描述 (2)1.1 文档目的和背景 (2)1.2 Buck电路概述及重要性 (4)二、Buck电路基本原理 (5)2.1 开关电源基本原理介绍 (6)2.1.1 开关电源工作特点 (7)2.1.2 开关电源主要组成部分 (8)2.2 Buck电路工作原理分析 (9)2.2.1 输入与输出电压关系 (11)2.2.2 电流路径及波形分析 (11)三、Buck电路组成与关键元件 (12)3.1 主电路组成 (14)3.1.1 输入滤波电路 (15)3.1.2 开关管及其驱动电路 (16)3.1.3 变压器与输出整流滤波电路 (17)3.2 控制电路介绍 (18)3.2.1 PWM控制原理及波形产生 (20)3.2.2 保护功能实现 (21)四、Buck电路工作原理详解 (23)4.1 工作模式分析 (24)4.1.1 稳态工作模式及特点 (26)4.1.2 瞬态响应及恢复过程 (26)4.2 波形分析 (27)4.2.1 关键波形示意图解 (30)4.2.2 波形与性能关系探讨 (31)五、Buck电路性能优化与改进方向 (32)5.1 性能优化措施探讨 (34)5.1.1 提高效率途径分析 (35)5.1.2 减小体积和重量方法论述 (36)5.2 新型技术与应用趋势分析 (37)5.2.1 数字控制在Buck电路中应用前景 (38)5.2.2 智能管理与调节技术应用探讨 (40)六、Buck电路设计实践与案例分析 (41)一、内容描述Buck电路是一种广泛应用于开关电源中的电压转换电路，其核心原理是通过控制开关管（如MOSFET或IGBT）的导通与截止，来实现输入电压的有效降低和输出电压的稳定输出。
在Buck电路中，输入电源的能量通过开关管传递给输出负载，而开关管上的损耗则通过续流二极管进行自然续流，从而确保电路的稳定运行。
本文档将围绕Buck电路的工作原理、主要组成部分、工作过程以及性能特点进行全面深入的分析和详细讲解。
BUCK电路
开关电源拓扑结构分析（图文）一．非隔离型开关变换器（一）．降压变换器Buck电路：降压斩波器，入出极性相同。
由于稳态时，电感充放电伏秒积相等，因此：Ui-Uo）*ton=Uo*toff，Ui*ton-Uo*ton=Uo*toff,Ui*ton=Uo(ton+toff),Uo/Ui=ton/(ton+toff)=Δ即，输入输出电压关系为：Uo/Ui=Δ(占空比)图1：Buck电路拓补结构在开关管S通时，输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供电流；当S关断后，L通过二极管续流，保持负载电流连续。
输出电压因为占空比作用，不会超过输入电源电压。
（二）．升压变换器Boost电路：升压斩波器，入出极性相同。
利用同样的方法，根据稳态时电感L的充放电伏秒积相等的原理，可以推导出电压关系：Uo/Ui=1/（1-Δ）图2：Boost电路拓补结构这个电路的开关管和负载构成并联。
在S通时，电流通过L平波，电源对L充电。
当S断时，L向负载及电源放电，输出电压将是输入电压Ui+U L，因而有升压作用。
（三）．逆向变换器Buck-Boost电路：升/降压斩波器，入出极性相反，电感传输。
电压关系：Uo/Ui=-Δ/（1-Δ）图3：Buck-Boost电路拓补结构S通时，输入电源仅对电感充电，当S断时，再通过电感对负载放电来实现电源传输。
所以，这里的L是用于传输能量的器件。
（四）．丘克变换器Cuk电路：升/降压斩波器，入出极性相反，电容传输。
电压关系：Uo/Ui=-Δ/（1-Δ）。
图4：Cuk变换器电路拓补结构当开关S闭合时，Ui对L1充电。
当S断开时，Ui+EL1通过VD对C1进行充电。
再当S闭合时，VD关断，C1通过L2、C2滤波对负载放电，L1继续充电。
这里的C1用于传递能量，而且输出极性和输入相反。
二．隔离型开关变换器1．推挽型变换器下面是推挽型变换器的电路。
图5：推挽型变换电路S1和S2轮流导通，将在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
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纹波增大，斜率增大
纹波减小，斜率减小
BCM电感电流临界导电模式
CCM电感电流连续导电模式
DCM电感电流断续导电模式
注意 1、若输入输出电压不变，则占空比不变，电流上升和下降时长不变 2、磁芯大小不变，L与线圈匝数N2成正比 3、磁芯大小不变，在不引起磁饱和的情况下，改变L的大小仅影响电流的形态， 不影响电感所能传递的功率大小，要改变功率，必须改变磁芯的规格。
I L _ m ax I L _ avg
I L _ m in
电磁感应定律
UL
n
T
(Uin UO ) TON UO TOFF
UO
Uin
Ton Ton Toff
Uin D
D<1，故为降压
UL
L I T
I U L 电流线性变化
T L
若 输入输出电压、开关频率、 占空比不变，仅改变L大小
测试内容 输出电压
ON 12VDC
示波器探头
GND
示波器夹子 （接地）
结果分析
波形（近似线性，相当于电感电流波形,CCM） 输出电压不等于
电压平均值（6.32V，纹波电压3.6V(57%)）
12x0.96（11.5V） 现在还不是BUCK
提示：R11功耗大，温度较高，小心烫伤，测试时间尽量不要太长。
则 电流的斜率和纹波大小会相应改变
电感电流模式
I U L k T L
若输入输出电压不变，开关频率不变，不限制电流的峰值
I L _ m ax
I L _ avg I L _ m in
电感量L减小
I L _ m ax I L _ avg
I L _ m in
I L _ m ax I L _ avg I L _ m in
R5 5.1k R8 5.1k C4 470 / 25V
测试结果
测试结果分析(4-1)
测试内容 输出电压 示波器探头
10~30V
GND
结果分析
示波器夹子 （接地）
波形（轻载时高频纹波约0.24V(约5%)）
电压平均值（5.12V （5V+3%）基本符合输出要求，在输入10~30V范围内无变化，稳压）
4、开关导通的时间不能过长，否则电感饱和，将失去电感的作用。
4、BUCK变换器的稳压控制原理
U PWM
t
IO
IL
t
输出电压 UO U ref
D UO Uref Uin Uin
Uo上升，Ue减小，D减小，Uo降低 反之，当Uo下降时，Ue增大，D增大，Uo上升
5、PWM控制器
开关管驱动
直流电源
0-30V/3A
数字示波器
观测电压、电流的波形 测量电压的幅度、频率等参数 分析电路的工作状态
滑动变阻器
调节负载电流
数字万用表
测量输出电流平均值
实验步骤
<2> 开关管及电感
<1> TL494工作点
<3> 开环的BUCK
<4> 稳压控制环 <5> 过流保护
<6> 带载能力测试
<1> TL494工作点测试
<3> 开环的BUCK电路测试
测试内容 先后接上D1、C5 1、开关管集电极电压（与PWM反相）
VC _ on Vin VC _ off 尖锋大幅减小
2、输出电压（11.5V，纹波减小）
元件安装
准备测试的内容 开关管集电极电压 输出电压
12VDC GND
D1 FR307 C5 47 / 25V
物料清单提供元件的电参数、规格、型号，据此购买元件和设计PCB
提示：可以根据元件的主要参数，选择性能指标相近，而品牌型号不同的替代型号
实验板和实验方法
PCB布局图
实验方法 边焊边测，渐步验证
功率开关 三极管
电路板实物
续流 二极管
功率电感
LED负载 在底面
测试端
PWM控制器
滤波电容
实验仪器（测试）
PWM比较器
PWM控制器
误差放大器 基准电压源
锯齿波振荡器
通用PWM 控制器
TL494
误差放大器（2个） 基准电压源（5V） PWM比较器 锯齿波振荡器（频率外部设置） 开关管驱动 死区时间控制 欠压保护 输出控制（单端/双端）
TL494内部结构
f osc
1.1 RT CT
Uref Usam
5V 16脚（DIP16、SOP16封装）
测试结果分析(1-3)
测试内容 基准电压
示波器探头 PIN14
测试结果
10~30V
GND
示波器夹子 （接地）
结果分析
波形（直线） 电压平均值（5.20V） 输入电压在10~30V之间变化时，基准电压保持不变（5.20V）
<2> 开关管及电感测试
测试内容 1、开关管集电极电压（与PWM反相）
VC _ on Vin VC _ off VL
未接C5时
测试结果分析(3-2)
测试内容 输出电压
12V接D上COCN5后
示波器探头
结果分析
GND OFF
电压（纹波明显减小，降到1V）
（加入C5后，进一步降至0.6V，<<3.6V）
（平均值约11V,与BUCK电路的结果相符）
特别提示
此时R11的电压大幅升高至8V左 右功耗接近LED的3倍，发热量大， 温度高，小心烫伤，测试时间量 短，否则有可能会烧坏R11。
2、输出电压（由电感电流决定）
元件安装
准备测试的内容 开关管集电极电压 输出电压
12VDC
C3 100 / 50V
GND
示波器夹子 （接地）
TIP32A
L1 1mH / 2A
R11 15 / 0.5W DS1 150 mA / 2835
R1 47 R2 150
测试结果分析(2-1)
提示：PCK电路举例
输入
开关
储能电感
输出
低电平开
频率补偿 续流二极管
滤波电容
无软 单端 启动 输出
开关频率
5V
稳压控制
过流保护
IOCP
Vpin15 R10
物料清单（BOM）
名称 R1 R2,R7 R3,R9 R4 R5,R6,R8 R10a,R10b R11 TL494
测试效果图
TL494工作点测试 开关管、电感测试
授课方式
稳压控制环测试
频率补偿测试
基本原理
功能模块 原理讲解
BUCK开环测试
过流保护测试
元件焊接 电路测试
波形分析 目标：原理讲解简明易懂，通过实验数据和波形对理论进行验证，加深理解，学以致用。
1、电磁感应
• 电磁感应现象
电生磁
磁生电
i
i
t
磁通不变，不会产生感生电动势
示波器夹子 未接D1和C5时 （接地）
<4> 稳压控制环测试
5V
测试内容 1、输出电压（5V）
参考
5V
电压
（不随输入电压变化）
2、开关管集电极电压
3、PWM控制信号 （占空比约为0.4）
输出电 压采样
元件安装
准备测试的内容 开关管集电极电压 PWM 输出电压
12VDC
GND 示波器夹子 （接地）
型号规格 47,1/4W,直插 150,1/4W,直插 47K,1/4W,直插 1M,1/4W,直插 5.1K,1/4W,直插 0.22,1/4W,直插 15,1/2W,直插 DIP16
名称 C1 C2 C3 C4 C5 D1 DS1 L1
型号规格 104,瓷片/独石 102,瓷片/独石 100uF/50V,铝电解 470uF/25V,铝电解 47uF/25V,铝电解 MR850（或FR307） 150mA LED（2835贴片） 1mH@2A
（接地） 电容和电阻以阻尼振荡的方结式果慢分慢析
-
衰减，由于分布电阻很小电，压放（电M电ax:16V(ON),Min:-156V(OFF)） Why???
流很小，故产生很高的尖占锋空电比压（。96%）
提示：尖锋电压与输入电压叠加在开关管两端，容易击穿开关管，需要加吸收或钳位电路
测试结果
测试结果分析(2-2)
测试结果分析(1-1)
测试内容 振荡波形
示波器探头 PIN5
测试结果
12VDC
GND
示波器夹子 （接地）
结果分析
波形（锯齿波） 频率（23.08kHz） 峰值电压（3.0V）
1.1
1.1
f R9C2 47 103 10 10 2 10 12 23.4kHz
测试结果分析(1-2)
t
磁通变化，会产生感生电动势
提示：变压器正常工作的关键是要磁通有变化。
2、电感的伏安特性
• 电感线圈
电生磁 B 0 NI
加入磁芯可提高磁感应强度
磁生电
E
t
N
U L t
B NI ( 0 )
磁芯的磁通量
Effective Area
B Ae NIAe
测试内容
1、振荡波形及频率（锯齿波）
1.1
1.1
f RT CT 47 103 110 9 23.4kHz
无软 单端 启动 输出
开关频率
2、单端输出的PWM信号（死区时间）
D 96%
3、14脚输出的电压（内部基准电压）
Vpin14 5.0V
元件安装